JP2019121643A - Device formation method - Google Patents

Abstract

To provide a technique capable of realizing separation of a backing material of which a device is formed, and a carrier supporting it, without damaging the device.SOLUTION: A device formation method includes a step (S102) of laminating a sacrificial layer on the surface of a carrier transparent for infrared radiation, a step (S103) of laminating a resin layer, as the backing material, on the surface of the sacrificial layer, steps (S104-S106) of forming a device on the surface of the backing material, and steps (S107-S108) of separating the carrier and the backing material, by thermally decomposing the sacrificial layer. The sacrificial layer consists mainly of copper nitride, and is irradiated with light containing infrared radiation via the carrier, and heated.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、基材の表面に半導体素子や発光素子等のデバイスを形成する方法に関するものである。   The present invention relates to a method of forming devices such as semiconductor elements and light emitting elements on the surface of a base material.

例えばフレキシブルディスプレイ等の製造を目的として、樹脂フィルム等の柔軟な基材の表面に半導体素子や発光素子等のデバイスを形成するという需要がある。柔軟な基材の表面に安定的にデバイスを形成するために、基材を例えばガラス板等のキャリアに固定した状態でデバイスを形成し、その後に基材とキャリアとを分離させる方法が用いられることがある。この場合、基材とキャリアとの分離を容易にするために、両者の間に分解しやすい犠牲層を設けておくことが行われる。   For example, there is a demand for forming devices such as semiconductor elements and light emitting elements on the surface of a flexible base material such as a resin film for the purpose of manufacturing a flexible display and the like. In order to stably form a device on the surface of a flexible substrate, a method is used in which the device is formed while the substrate is fixed to a carrier such as a glass plate, and then the substrate and the carrier are separated. Sometimes. In this case, in order to facilitate the separation of the substrate and the carrier, a sacrificial layer which is easily decomposed may be provided between the two.

例えば特許文献１に記載の技術では、成長基板の表面に剥離層および下地層が順に積層され、下地層の表面に半導体素子を形成した後に、成長基板を介して剥離層にレーザ光を照射することで、剥離層を分解させて半導体素子を成長基板から分離させる。また、特許文献２に記載の技術では、デバイス形成のためのプラスチック層をガラス基板上に形成する際、ガラス基板との界面に紫外線吸収物質がドープされる。そして、ガラス基板を介して照射される紫外光を吸収したプラスチック層の表面が分解することで、ガラス基板とプラスチック基板とが分離される。   For example, in the technique described in Patent Document 1, a release layer and a base layer are sequentially stacked on the surface of a growth substrate, and after forming a semiconductor element on the surface of the base layer, laser light is irradiated to the release layer through the growth substrate. Thus, the peeling layer is decomposed to separate the semiconductor element from the growth substrate. In the technique described in Patent Document 2, when a plastic layer for device formation is formed on a glass substrate, an ultraviolet absorbing material is doped at the interface with the glass substrate. And the surface of the plastic layer which absorbed the ultraviolet light irradiated via a glass substrate decomposes | disassembles, and a glass substrate and a plastic substrate are isolate | separated.

特開２００７−１１６１１０号公報JP 2007-116110 A 特表２０１０−５３４１６４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-534164

上記のような従来技術では、基材とキャリアとの分離に際してデバイス等にダメージを与えないようにするために、特定波長の光（多くの場合紫外光）を選択的に吸収して化学的に分解する材料が犠牲層として用いられる。したがって、犠牲層の分解に、当該波長で大きな出力が得られるレーザ光源と、レーザ光を基材の広い範囲に入射させるための光学系とが必要になる。特に基材が大型である場合、このような装置は非常に高価なものとなる。このため、デバイスの製造コストが高くなってしまうという問題がある。   In the prior art as described above, in order to prevent damage to the device and the like when separating the substrate and the carrier, light of a specific wavelength (in many cases, ultraviolet light) is selectively absorbed to chemically A material that decomposes is used as a sacrificial layer. Therefore, for decomposition of the sacrificial layer, a laser light source capable of obtaining a large output at the relevant wavelength and an optical system for causing the laser light to be incident on a wide range of the substrate are required. Such devices are very expensive, especially when the substrate is large. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the device is increased.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、デバイスが形成される基材とこれを支持するキャリアとの分離を、デバイスにダメージを与えることなく低コストで実現することのできる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technology capable of realizing separation of a substrate on which a device is formed and a carrier supporting the same at low cost without damaging the device. The purpose is

この発明に係るデバイス形成方法の一の態様は、上記目的を達成するため、赤外線に対し透明なキャリアの表面に犠牲層を積層する工程と、前記犠牲層の表面に基材としての樹脂層を積層する工程と、前記基材の表面にデバイスを形成する工程と、前記犠牲層を加熱し分解させて、前記キャリアと前記基材とを分離させる工程とを備え、前記犠牲層は窒化銅を主成分とするものであり、前記キャリアを介して赤外線を含む光を照射して前記犠牲層を加熱する。   In one aspect of the device forming method according to the present invention, in order to achieve the above object, a step of laminating a sacrificial layer on a surface of a carrier transparent to infrared rays, and a resin layer as a substrate on the surface of the sacrificial layer The method includes the steps of laminating, forming a device on the surface of the substrate, and heating and decomposing the sacrificial layer to separate the carrier and the substrate, wherein the sacrificial layer is made of copper nitride. The sacrificial layer is heated by irradiating light including infrared rays through the carrier.

このように構成された発明において、犠牲層として用いられる窒化銅は、３５０℃程度で熱分解する物質である。例えば銅窒化物の代表的な化合物である組成式Ｃｕ_３Ｎで表されるニトリロ三銅（Ｉ）の分解温度は約３００℃である。このため、赤外線照射により与えられる程度の熱エネルギーによる加熱でも銅と窒素ガスとに分解することが可能である。このような物質をキャリアと基材との間の犠牲層に用い、キャリアを介して赤外線を含む光を照射し犠牲層を加熱することで、キャリアと基材との間に窒素ガスが発生する。これにより、キャリアと基材とが物理的に分離される。 In the invention configured as described above, copper nitride used as a sacrificial layer is a substance that is thermally decomposed at about 350 ° C. For example, the decomposition temperature of nitrilotricopper (I) represented by the composition formula Cu ₃ N, which is a typical compound of copper nitride, is about 300 ° C. For this reason, it is possible to decompose into copper and nitrogen gas even by heating with a thermal energy to a certain extent given by infrared radiation. By using such a substance for the sacrificial layer between the carrier and the base material, nitrogen gas is generated between the carrier and the base material by irradiating the light containing infrared rays through the carrier and heating the sacrificial layer. . Thereby, the carrier and the substrate are physically separated.

この程度の加熱であれば、赤外線を含む光を照射する一般的な加熱手段、例えばフラッシュランプや高速加熱（Rapid Thermal Anneal；ＲＴＡ）装置等を用いることが可能である。このため、短波長大出力レーザや大型の光学系は不要であり、デバイス製造コストを大幅に低減することが可能である。また、赤外線に対し透明なキャリアを介して赤外線を照射すれば、赤外線はほぼ直接的に犠牲層に入射し、犠牲層を選択的に加熱することができる。これにより犠牲層の温度が急速に上昇するため、赤外線照射による加熱はマイクロ秒ないし秒オーダーで済む。このため、基材や基材に形成されているデバイスに及ぼす熱の影響も極めて小さく抑えることができる。   With this degree of heating, it is possible to use a general heating means for emitting light including infrared rays, such as a flash lamp or a rapid thermal annealing (RTA) device. For this reason, a short wavelength large output laser and a large optical system are unnecessary, and it is possible to significantly reduce the device manufacturing cost. In addition, when infrared radiation is performed through a carrier transparent to infrared radiation, the infrared radiation can be almost directly incident on the sacrificial layer, and the sacrificial layer can be selectively heated. As a result, the temperature of the sacrificial layer rapidly rises, so that heating by infrared irradiation may be on the order of microseconds to seconds. For this reason, the influence of the heat exerted on the substrate or the device formed on the substrate can be suppressed to be extremely small.

上記のように、本発明では、分解温度の低い窒化銅を犠牲層として用い、キャリア側から赤外線を含む光を照射して犠牲層を分解させるので、デバイスにダメージを与えることなく低コストでキャリアと基材とを分離させることが可能である。   As described above, in the present invention, copper nitride having a low decomposition temperature is used as a sacrificial layer, and light containing infrared rays is irradiated from the carrier side to decompose the sacrificial layer, so that the carrier can be manufactured at low cost without damaging the device. And the substrate can be separated.

本実施形態における表示装置の製造プロセスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the display apparatus in this embodiment. この製造プロセスの各過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically each process of this manufacturing process. プラズマスパッタリング装置の構成例を示す側面図である。It is a side view showing an example of composition of a plasma sputtering device. ガス中の窒素比率と薄膜の比抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the nitrogen ratio in gas, and the specific resistance of a thin film. ガス中の窒素比率と薄膜の屈折率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the nitrogen ratio in gas, and the refractive index of a thin film. フラッシュランプアニール装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a flash lamp annealing device.

以下、本発明に係るデバイス形成方法を適用した実施形態について説明する。ここでは、「基材」としてのポリイミド樹脂層に「デバイス」としての有機ＥＬ表示素子が多数配列された有機ＥＬ表示装置（以下、単に「表示装置」ということがある）を製造するプロセスを例として説明するが、基材の材料やデバイスの構造・種類についてはこれらに限定されるものではない。例えば基材としては、ポリカーボネート樹脂やポリエステル樹脂等を適用することができる。また、デバイスとしては半導体素子、液晶表示素子、センサ素子等を適用することができる。   Hereinafter, an embodiment to which a device forming method according to the present invention is applied will be described. Here, an example of a process of manufacturing an organic EL display device (hereinafter sometimes referred to simply as “display device”) in which a large number of organic EL display elements as “devices” are arranged in a polyimide resin layer as “substrate” However, the material of the substrate and the structure / type of the device are not limited to these. For example, polycarbonate resin, polyester resin, etc. can be applied as a base material. In addition, as the device, a semiconductor element, a liquid crystal display element, a sensor element, or the like can be applied.

また、以下に説明するように、薄く撓みやすい基材にデバイスを安定的に形成するために、この製造プロセスにおいては基材をキャリアに固定した状態でデバイス形成が行われる。キャリアとしては例えばガラス板を好適に適用可能であるが、これに限定されるものではない。ただし、本実施形態においてキャリアは赤外線に対する透過性を有するものであることが望ましい。   Further, as described below, in order to stably form the device on a thin and flexible substrate, in this manufacturing process, device formation is performed in a state where the substrate is fixed to a carrier. For example, a glass plate is preferably applicable as the carrier, but is not limited thereto. However, in the present embodiment, it is desirable that the carrier has transparency to infrared light.

図１は本実施形態における表示装置の製造プロセスを示すフローチャートである。また、図２はこの製造プロセスの各過程を模式的に示す図である。最初に、キャリアとして例えばガラス板が準備される（ステップＳ１０１）。キャリアの厚さは例えば数百μｍないし数ｍｍ程度である。必要に応じ洗浄や疎水化処理等の表面処理がなされてもよい。次に、図２（ａ）に示すように、キャリア１０の表面に犠牲層１１としての窒化銅の薄膜が形成される（ステップＳ１０２）。この成膜については、例えば反応性プラズマスパッタリング法を好適に適用することができるが、成膜方法は特に限定されない。反応性プラズマスパッタリングによる成膜例については後述する。   FIG. 1 is a flowchart showing the manufacturing process of the display device in the present embodiment. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows typically each process of this manufacturing process. First, for example, a glass plate is prepared as a carrier (step S101). The thickness of the carrier is, for example, about several hundred μm to several mm. If necessary, surface treatment such as washing or hydrophobization treatment may be performed. Next, as shown in FIG. 2A, a thin film of copper nitride as the sacrificial layer 11 is formed on the surface of the carrier 10 (step S102). For this film formation, for example, reactive plasma sputtering can be suitably applied, but the film formation method is not particularly limited. An example of film formation by reactive plasma sputtering will be described later.

窒化銅は組成式ＣｕＮ_ｘで代表的に表されるものであり、典型的な化合物としては組成式Ｃｕ_３Ｎ（すなわちｘ＝１／３）で表されるニトリロ三銅（Ｉ）がある。このニトリロ三銅（Ｉ）の分解温度は約３００℃である。熱非平衡反応である反応性プラズマスパッタリングでは、これ以外の種々の組成を有する銅窒化物の薄膜を形成可能であり、薄膜全体としての窒素の含有率については例えば、０＜ｘ＜３とすることができる。形成された薄膜の分解温度はｘの値により変動するが、上記範囲であれば概ね３００℃ないし４００℃程度である。犠牲層１１の膜厚については後述するが、例えば２００ｎｍとすることができる。 Copper nitride is typically represented by the composition formula CuN _x , and a typical compound is nitrilo tricopper (I) represented by the composition formula Cu ₃ N (that is, x = 1/3). The decomposition temperature of this nitrilotricopper (I) is about 300.degree. In reactive plasma sputtering, which is a thermal non-equilibrium reaction, copper nitride thin films having various other compositions can be formed, and the nitrogen content of the entire thin film is, for example, 0 <x <3. be able to. The decomposition temperature of the formed thin film varies depending on the value of x, but within the above range, it is approximately 300 ° C. to 400 ° C. or so. Although the film thickness of the sacrificial layer 11 will be described later, it can be, for example, 200 nm.

図２（ｂ）に示すように、上記のようにして形成された犠牲層１１の表面に、基材層２１としてのポリイミド樹脂層が形成される（ステップＳ１０３）。基材層２１の形成には、例えばポリイミド樹脂材料および溶剤を含む溶液を犠牲層１１の表面に塗布するウェット処理を適用することができる。塗布方法は特に限定されないが、例えば公知のスリットコート法を用いることができる。必要に応じ、塗布液の硬化を促進するための熱処理が加えられてもよい。ただし、犠牲層１１の分解温度より低い温度で熱処理を行う必要がある。形成される基材層２１の厚さは、例えば５μｍないし２０μｍ程度である。   As shown in FIG. 2B, a polyimide resin layer as a base material layer 21 is formed on the surface of the sacrificial layer 11 formed as described above (step S103). For forming the base layer 21, for example, a wet treatment in which a solution containing a polyimide resin material and a solvent is applied to the surface of the sacrificial layer 11 can be applied. Although the coating method is not particularly limited, for example, a known slit coating method can be used. If necessary, heat treatment may be added to accelerate the curing of the coating solution. However, the heat treatment needs to be performed at a temperature lower than the decomposition temperature of the sacrificial layer 11. The thickness of the base layer 21 to be formed is, for example, about 5 μm to 20 μm.

次に、図２（ｃ）ないし図２（ｅ）に示すように、基材層２１の表面に有機ＥＬ表示素子が形成される。具体的には、図３（ｃ）に示すように、表示素子を駆動するための薄膜トランジスタ２２が形成される（ステップＳ１０４）。薄膜トランジスタ２２としては、例えば低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（Low Temperature Poly-Silicon Thin Film Transistor；ＬＴＰＳＴＦＴ）を好適に適用可能である。このようなＬＴＰＳＴＦＴの形成方法は公知であり、本実施形態においても同様の形成方法を適用可能であるので説明を省略する。   Next, as shown in FIGS. 2C to 2E, the organic EL display element is formed on the surface of the base material layer 21. Specifically, as shown in FIG. 3C, a thin film transistor 22 for driving a display element is formed (step S104). As the thin film transistor 22, for example, a low temperature poly-silicon thin film transistor (Low Temperature Poly-Silicon Thin Film Transistor; LTPSTFT) can be suitably applied. A method of forming such an LTPS TFT is known, and the same forming method can be applied to this embodiment, so the description thereof is omitted.

こうして形成された薄膜トランジスタ２２に、図２（ｄ）に示すように、有機ＥＬ発光層２３（赤色発光層２３Ｒ、緑色発光層２３Ｇ、青色発光層２３Ｂ）が積層される（ステップＳ１０５）。これらの形成には、例えばファインメタルマスク（Fine Metal Mask；ＦＭＭ）を使用した真空蒸着法を好適に適用することができる。   As shown in FIG. 2D, the organic EL light emitting layer 23 (red light emitting layer 23R, green light emitting layer 23G, blue light emitting layer 23B) is stacked on the thin film transistor 22 thus formed (step S105). A vacuum evaporation method using, for example, a fine metal mask (FMM) can be suitably applied to these formations.

さらに、図２（ｅ）に示すように、有機ＥＬ発光素子層２３を保護し劣化を防止するための封止層２４が形成される（ステップＳ１０６）。封止層２４としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）を適用することができる。その形成方法は特に限定されず、公知の適宜の形成方法を適用可能である。   Furthermore, as shown in FIG. 2E, a sealing layer 24 is formed to protect the organic EL light emitting element layer 23 and prevent deterioration (step S106). For example, silicon oxide (SiO) can be applied as the sealing layer 24. The formation method is not particularly limited, and any appropriate known formation method can be applied.

上記のようにして、基材層２１に薄膜トランジスタ２２、有機ＥＬ発光層２３および封止層２４が順次積層された有機ＥＬ表示装置２０が、犠牲層１１を介してキャリア１０に固定された構造体が形成される。次に、表示装置２０とキャリア１０とが分離される。具体的には、図２（ｆ）に示すように、犠牲層１１に対し、赤外線ＩＲがキャリア１０側から略一様に照射される（ステップＳ１０７）。犠牲層１１が赤外線を吸収して加熱され、分解温度まで昇温すると、銅と窒素ガスとに分離する。これにより、表示装置２０とキャリア１０との間に窒素ガスの層が生じることとなり、図２（ｇ）に示すように、表示装置２０とキャリア１０とが簡単に分離される（ステップＳ１０８）。   A structure in which the organic EL display device 20 in which the thin film transistor 22, the organic EL light emitting layer 23, and the sealing layer 24 are sequentially stacked on the base material layer 21 as described above is fixed to the carrier 10 via the sacrificial layer 11. Is formed. Next, the display device 20 and the carrier 10 are separated. Specifically, as shown in FIG. 2 (f), infrared rays IR are irradiated approximately uniformly from the carrier 10 side to the sacrificial layer 11 (step S107). The sacrificial layer 11 absorbs infrared radiation and is heated, and when the temperature is raised to the decomposition temperature, it is separated into copper and nitrogen gas. As a result, a layer of nitrogen gas is generated between the display device 20 and the carrier 10, and the display device 20 and the carrier 10 are easily separated as shown in FIG. 2 (g) (step S108).

分離後の表示装置２０の基材層２１側には遊離した銅が残留付着している場合があり得る。しかしながら、両者は化学的に強く結合しているわけではないので、適宜の洗浄処理を実行することにより（ステップＳ１０９）、基材層２１から銅を除去することが可能である。このようにして、有機ＥＬ表示装置２０を製造することができる。   In some cases, the released copper may be adhered to the side of the base material layer 21 of the display device 20 after separation. However, since both are not strongly chemically bonded, it is possible to remove copper from the base material layer 21 by executing an appropriate cleaning process (step S109). Thus, the organic EL display device 20 can be manufactured.

次に、窒化銅による犠牲層１１の形成工程（ステップＳ１０２）について、より詳細に説明する。前記したように、熱非平衡反応である反応性プラズマスパッタリングにより種々の組成の窒化銅を成膜可能である。組成により物性も異なるため、犠牲層１１として利用可能な薄膜を安定的に形成するための成膜条件が確立される必要がある。以下、成膜条件と得られた薄膜の性質との相関性について説明する。   Next, the step of forming the sacrificial layer 11 of copper nitride (step S102) will be described in more detail. As described above, copper nitride of various compositions can be formed by reactive plasma sputtering which is a thermal non-equilibrium reaction. Since physical properties also differ depending on the composition, it is necessary to establish film forming conditions for stably forming a thin film usable as the sacrificial layer 11. Hereinafter, the correlation between the film forming conditions and the properties of the obtained thin film will be described.

図３は犠牲層の成膜に用いられるプラズマスパッタリング装置の構成例を示す側面図である。このプラズマスパッタリング装置１００は、反応性スパッタリングにより処理対象であるワークＷの表面に皮膜を形成する装置である。プラズマスパッタリング装置１００は、真空チャンバ１０１と、その内部に配置されたワークＷを搬送する搬送機構３０およびスパッタソース５０と、装置全体の動作を制御する制御部９０とを備えている。真空チャンバ１０１は略直方体形状の外形を有する中空の箱型部材であり、底板の上面が水平姿勢となるように配置されている。真空チャンバ１０１の内部空間は真空ポンプ１０３により適宜の気圧に制御される。   FIG. 3 is a side view showing a configuration example of a plasma sputtering apparatus used for forming a sacrificial layer. The plasma sputtering apparatus 100 is an apparatus for forming a film on the surface of a workpiece W to be treated by reactive sputtering. The plasma sputtering apparatus 100 includes a vacuum chamber 101, a transport mechanism 30 for transporting a workpiece W disposed therein, a sputter source 50, and a control unit 90 for controlling the operation of the entire apparatus. The vacuum chamber 101 is a hollow box-shaped member having a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and is disposed such that the upper surface of the bottom plate is in a horizontal posture. The internal space of the vacuum chamber 101 is controlled by the vacuum pump 103 to an appropriate pressure.

搬送機構３０は、ワークＷをその下面を開放した状態で保持するトレイ３１と、トレイ３１の下面に当接してトレイ３１を支持する複数の搬送ローラ３２と、搬送ローラ３２を回転させることでトレイ３１を紙面左右方向に移動させる搬送駆動部（図示省略）とを備えている。このように構成された搬送機構３０は、真空チャンバ１０１内でワークＷを水平姿勢に保持しつつ搬送して、ワークＷを点線矢印方向に移動させる。搬送機構３０によるワークＷの移動は、図１に示すように往復移動であってもよく、また一方向のみへの移動であってもよい。   The transport mechanism 30 rotates the transport roller 32 by rotating the transport roller 32 and a tray 31 that holds the workpiece W in a state where the lower surface is opened, a plurality of transport rollers 32 that contact the lower surface of the tray 31 to support the tray 31. And a transport drive unit (not shown) for moving the carriage 31 in the left-right direction in the drawing. The transport mechanism 30 configured in this way transports the workpiece W in the direction of the dotted arrow while holding the workpiece W in the horizontal posture in the vacuum chamber 101. The movement of the work W by the transport mechanism 30 may be a reciprocating movement as shown in FIG. 1 or may be a movement in only one direction.

このようにして真空チャンバ１０１内を搬送されるワークＷの下方にスパッタソース５０が設けられている。スパッタソース５０は、回転カソード５１と、回転カソード５１の内部に設けられた磁石ユニット５２と、回転カソード５１を保持しつつ回転させる回転駆動部５３と、真空チャンバ１０１内に高周波電界を生じさせるための誘導結合アンテナ５４と、ガスノズル５５と、各部に電力を供給する電源部５６とを備えている。スパッタソース５０は、その上部に配置されるワークＷとの間のプラズマ空間ＰＳにスパッタガスのプラズマを発生させる機能を有する。   Thus, a sputter source 50 is provided below the workpiece W transported in the vacuum chamber 101. The sputtering source 50 generates a high frequency electric field in the vacuum chamber 101, the rotation cathode 51, the magnet unit 52 provided inside the rotation cathode 51, the rotation drive unit 53 that holds and rotates the rotation cathode 51, and the vacuum chamber 101. The inductive coupling antenna 54, the gas nozzle 55, and the power supply unit 56 for supplying power to each part are provided. The sputtering source 50 has a function of generating plasma of sputtering gas in the plasma space PS between the workpiece W and the workpiece W disposed on the upper side thereof.

回転カソード５１と磁石ユニット５２とは一体としてマグネトロン型回転カソードを構成する。回転カソード５１は、図３紙面に直交する方向を軸方向とする円筒状のベース部材５１１と、ベース部材５１１の外周を被覆するターゲット材５１２とを備えている。ベース部材５１１は導電体であり、軸方向の両端部に対応して回転駆動部５３に設けられた軸受部（図示省略）により、中心軸周りに回転自在に支持されている。回転駆動部５３は制御部９０により制御される。   The rotating cathode 51 and the magnet unit 52 integrally constitute a magnetron type rotating cathode. The rotary cathode 51 includes a cylindrical base member 511 whose axial direction is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3 and a target material 512 which covers the outer periphery of the base member 511. The base member 511 is a conductor, and is rotatably supported around the central axis by bearings (not shown) provided in the rotary drive unit 53 in correspondence with both axial ends. The rotation drive unit 53 is controlled by the control unit 90.

ターゲット材５１２はワークＷ上に成膜される膜の材料を含むものであり、窒化銅薄膜を形成する例においては金属銅である。このようにターゲット材が導電性を有するものである場合、ベース部材を省略することが可能である。すなわち、予め円筒形状に成形されたターゲット材が用いられることで、ベース部材が省かれてもよい。この場合、回転駆動部５３はターゲット材を直接支持しつつ回転させるように構成される。   The target material 512 contains the material of a film to be deposited on the workpiece W, and in the example of forming a copper nitride thin film, it is metallic copper. Thus, when the target material has conductivity, the base member can be omitted. That is, the base member may be omitted by using a target material formed in a cylindrical shape in advance. In this case, the rotation drive unit 53 is configured to rotate while directly supporting the target material.

回転カソード５１の内部に配置された磁石ユニット５２は、透磁鋼などの磁性材料により形成されたヨークに複数の磁石が取り付けられた構造を有している。磁石ユニット５２は回転カソード５１の中心部に延設された棒状の支持部材に取り付けられているが、回転カソード５１の回転によって回転しない。回転カソード５１に設けられた磁石ユニット５２は上向きに配置される。したがって、磁石ユニット５２によりプラズマ空間ＰＳに集中的に静磁場が形成される。   The magnet unit 52 disposed inside the rotary cathode 51 has a structure in which a plurality of magnets are attached to a yoke made of a magnetic material such as magnetically permeable steel. The magnet unit 52 is attached to a rod-like support member extended at the center of the rotating cathode 51, but does not rotate due to the rotation of the rotating cathode 51. The magnet unit 52 provided on the rotating cathode 51 is disposed upward. Therefore, a static magnetic field is formed intensively in the plasma space PS by the magnet unit 52.

回転カソード５１を挟んで突出するように、真空チャンバ１０１の底面には１対の誘導結合アンテナ５４，５４が設けられている。誘導結合アンテナ５４はＬＩＡ（Low Inductance Antenna：株式会社イー・エム・ディーの登録商標）とも称されるものであり、略Ｕ字型に形成された導体５４１の表面が例えば石英などの誘電体５４２で被覆された構造を有する。誘導結合アンテナ５４は、Ｕ字を上下逆向きにした状態で、真空チャンバ１０１の底面を貫通して設けられる。また、紙面に垂直な方向に沿って複数の誘導結合アンテナ５４が配置される。導体５４１の表面が誘電体５４２で被覆された構造とすることで、導体５４１がプラズマに曝露されることが防止される。これにより、導体５４１の構成元素がワークＷ上の膜に混入することが回避される。   A pair of inductive coupling antennas 54 is provided on the bottom of the vacuum chamber 101 so as to protrude with the rotary cathode 51 interposed therebetween. The inductive coupling antenna 54 is also referred to as LIA (Low Inductance Antenna: registered trademark of EMD Co., Ltd.), and the surface of the substantially U-shaped conductor 541 is, for example, a dielectric 542 such as quartz. Have a structure coated with The inductive coupling antenna 54 is provided through the bottom of the vacuum chamber 101 with the U-shape upside down. In addition, a plurality of inductive coupling antennas 54 are disposed along the direction perpendicular to the paper surface. The structure in which the surface of the conductor 541 is covered with the dielectric 542 prevents the conductor 541 from being exposed to plasma. This prevents the component elements of the conductor 541 from being mixed in the film on the workpiece W.

このように構成された誘導結合アンテナ５４は、巻回数が１未満のループアンテナと見ることができる。そのため、低インダクタンスである。このような小型のアンテナを、巻回軸方向と直交する方向に複数並べて配置することで、インダクタンスの増大を抑えつつ、後述するプラズマ発生のための誘導電界を広い範囲に形成することが可能である。   The inductively coupled antenna 54 configured in this way can be viewed as a loop antenna with less than one turn. Therefore, the inductance is low. By arranging a plurality of such small antennas in a direction orthogonal to the winding axis direction, it is possible to form an induction field for plasma generation described later in a wide range while suppressing an increase in inductance. is there.

プラズマスパッタリング装置１００はまた、上記のスパッタソース５０の周囲を取り囲むように真空チャンバ１０１内に配置された、上部が紙面に垂直な方向に沿って細長く開口する筒状または箱状の遮蔽部材であるチムニー１０２を備えている。チムニー１０２は、スパッタソース５０において発生するプラズマやターゲットからスパッタされたスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールドとしての機能を有する。   The plasma sputtering apparatus 100 is also a cylindrical or box-shaped shielding member disposed in the vacuum chamber 101 so as to surround the periphery of the sputtering source 50 described above and having an upper portion elongated in a direction perpendicular to the paper surface. A chimney 102 is provided. The chimney 102 has a function as a shield that limits the scattering range of the plasma generated in the sputtering source 50 and the sputtered particles sputtered from the target.

回転カソード５１の上面と、トレイ３１により保持されるワークＷの下面とは、チムニー１０２上部の開口を介して対向している。後述するように、これらに囲まれた空間ＰＳが、プラズマを発生させてターゲットをスパッタリングしワークＷに成膜を行うプラズマ空間となる。   The upper surface of the rotating cathode 51 and the lower surface of the work W held by the tray 31 are opposed to each other through the opening at the top of the chimney 102. As will be described later, a space PS surrounded by these forms a plasma space for generating a plasma, sputtering a target, and forming a film on a workpiece W.

プラズマ空間ＰＳには、図示しないガス供給部からスパッタガスとしてのアルゴンガスと反応性ガスとしての窒素ガスとを含むガスが導入される。具体的には、ガス供給部から供給されるガスは、真空チャンバ１０１の底面に設けられたノズル５５，５５からチムニー１０２に囲まれるプラズマ空間ＰＳに向けて吐出される。ガス供給部はガス流量を自動的に制御することができるものであることが好ましく、例えばマスフローコントローラを備えたものとすることができる。   A gas containing argon gas as a sputtering gas and nitrogen gas as a reactive gas is introduced into the plasma space PS from a gas supply unit (not shown). Specifically, the gas supplied from the gas supply unit is discharged from the nozzles 55 provided on the bottom of the vacuum chamber 101 toward the plasma space PS surrounded by the chimney 102. The gas supply unit is preferably capable of automatically controlling the gas flow rate, and may be provided with, for example, a mass flow controller.

回転カソード５１と誘導結合アンテナ５４との間には、電源部５６から適宜の電圧が印加される。具体的には、回転カソード５１のベース部材５１１には、電源部５６に設けられた直流電源５６１が接続されており、直流電源５６１から適宜の直流負電位が与えられる。一方、誘導結合アンテナ５４には、電源部５６に設けられた高周波電源５６２が整合回路５６３を介して接続されており、高周波電源５６から高周波パルスなどの適宜の高周波電圧が印加される。直流電源５６１および高周波電源５６２のそれぞれから出力される電圧値やその波形は制御部９０により制御される。   An appropriate voltage is applied from the power supply unit 56 between the rotating cathode 51 and the inductive coupling antenna 54. Specifically, a DC power supply 561 provided in the power supply unit 56 is connected to the base member 511 of the rotating cathode 51, and an appropriate DC negative potential is applied from the DC power supply 561. On the other hand, a high frequency power supply 562 provided in the power supply unit 56 is connected to the inductive coupling antenna 54 via a matching circuit 563, and a suitable high frequency voltage such as a high frequency pulse is applied from the high frequency power supply 56. The control unit 90 controls the voltage value and the waveform of each of the DC power supply 561 and the high frequency power supply 562.

直流電源５６１から回転カソード５１に適宜の直流電位が与えられることで、回転カソード５１の表面、より具体的にはプラズマ空間ＰＳに臨むターゲット材５１２の表面近傍に電界が形成され、これによりスパッタガスのプラズマ（マグネトロンプラズマ）が生成される。すなわち、直流電源５６１は、磁石ユニット５２が形成する静磁場によってプラズマ空間ＰＳにマグネトロンプラズマが発生するのに必要な電圧を回転カソード５１に印加する。この目的のために、回転カソード５１に印加される電圧に適宜のパルス電圧または交流電圧が重畳されてもよい。   An appropriate DC potential is applied from the DC power supply 561 to the rotating cathode 51, whereby an electric field is formed on the surface of the rotating cathode 51, more specifically, in the vicinity of the surface of the target material 512 facing the plasma space PS. Plasma (magnetron plasma) is generated. That is, the DC power supply 561 applies, to the rotating cathode 51, a voltage necessary for generating the magnetron plasma in the plasma space PS by the static magnetic field formed by the magnet unit 52. For this purpose, an appropriate pulse voltage or AC voltage may be superimposed on the voltage applied to the rotating cathode 51.

また、高周波電源５６２から誘導結合アンテナ５４に高周波電力（例えば周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力）が供給されることで、誘導結合アンテナ５４と回転カソード５１との間に高周波誘導電界が生じ、プラズマ空間ＰＳに供給されるスパッタガスおよび反応性ガスの誘導結合プラズマ（Inductivity Coupled Plasma；ＩＣＰ）が発生する。このようにして生成されるプラズマも、処理空間ＰＳに形成される静磁場に引き寄せられる。その結果、プラズマ空間ＰＳには高密度のプラズマが生成される。   In addition, high frequency power (for example, high frequency power of frequency 13.56 MHz) is supplied from the high frequency power source 562 to the inductive coupling antenna 54, whereby a high frequency induction electric field is generated between the inductive coupling antenna 54 and the rotating cathode 51, and plasma space Inductively coupled plasma (ICP) of a sputtering gas and a reactive gas supplied to PS is generated. The plasma generated in this manner is also attracted to the static magnetic field formed in the processing space PS. As a result, high density plasma is generated in the plasma space PS.

こうしてプラズマ空間ＰＳに生成されるプラズマによりターゲット材５１２の表面がスパッタされ、ターゲット粒子が反応性ガス種としての窒素とともにワークＷの下面に付着することで成膜が行われる。ターゲット材として銅を含むものを用いることで、ワークＷ下面に窒化銅の薄膜が形成される。上記した表示装置の製造プロセスにおいては、キャリア１０であるガラス板をワークＷとしてプラズマスパッタリング装置１に搬入して、その下面に窒化銅の薄膜を形成することができる。   Thus, the surface of the target material 512 is sputtered by the plasma generated in the plasma space PS, and the target particles adhere to the lower surface of the workpiece W together with nitrogen as a reactive gas species. By using a material containing copper as a target material, a thin film of copper nitride is formed on the lower surface of the workpiece W. In the manufacturing process of the display device described above, a glass plate which is the carrier 10 can be carried into the plasma sputtering apparatus 1 as the work W, and a copper nitride thin film can be formed on the lower surface thereof.

本願発明者は、上記のような構成のプラズマスパッタリング装置１を用いて、ターゲット材として銅を用い、プラズマ空間ＰＳに供給されるガス中の窒素ガスの比率（体積比）を種々に変化させてガラス板に窒化銅を成膜し、その評価を行った。なお、以下の実験ではチャンバ内気圧を０．５Ｐａ、ガス流量を０．１ｍ／ｍｉｎに固定し、スパッタソース５０に対するワークＷの走査移動を１回とした。   The inventor of the present invention uses copper as a target material and variously changes the ratio (volume ratio) of nitrogen gas in the gas supplied to the plasma space PS using the plasma sputtering apparatus 1 having the above-described configuration. Copper nitride was deposited on a glass plate and evaluated. In the following experiment, the pressure inside the chamber was fixed to 0.5 Pa, the gas flow rate was fixed to 0.1 m / min, and the scanning movement of the workpiece W relative to the sputter source 50 was performed once.

図４はガス中の窒素比率と薄膜の比抵抗との関係を示すグラフである。また、図５はガス中の窒素比率と薄膜の屈折率との関係を示すグラフである。これらの物性値は薄膜中の窒素量に応じて変化するものである。これらの結果に示されるように、ガス中の窒素比率が５％程度でも０％のケースに対する比抵抗および屈折率の有意な変化が見られ、窒化銅の成膜が行われていることがわかる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the nitrogen ratio in the gas and the specific resistance of the thin film. Moreover, FIG. 5 is a graph which shows the relationship between the nitrogen ratio in gas, and the refractive index of a thin film. These physical property values change according to the amount of nitrogen in the thin film. As shown in these results, even if the nitrogen ratio in the gas is about 5%, significant changes in the specific resistance and the refractive index with respect to the case of 0% are observed, and it can be seen that the copper nitride film is formed. .

また、窒素比率の増加に伴って測定値が変化しており、膜中の窒素量の増加に伴う膜質の変化が見られる。一方、窒素比率４０％での成膜では、同３０％での成膜と物性値に大きな差がなく、膜質の変化は飽和していると言える。以上より、窒化銅の成膜においてはガス中の窒素ガスの比率は５％ないし４０％が望ましく、この範囲で適宜に設定することで膜質を制御することができる。   Also, the measured value changes with the increase of the nitrogen ratio, and the change of the film quality with the increase of the amount of nitrogen in the film is observed. On the other hand, in the film formation with a nitrogen ratio of 40%, it can be said that there is no significant difference between the film formation and the physical property value with 30% of the same, and the change in film quality is saturated. From the above, in the film formation of copper nitride, the ratio of nitrogen gas in the gas is desirably 5% to 40%, and the film quality can be controlled by appropriately setting in this range.

種々の成膜条件で成膜された薄膜をオーブンにより直接加熱（３５０℃）した結果、および、窒化銅成膜後、基材層となるポリイミド樹脂層を形成してからホットプレートで加熱（３５０℃）した結果を表１に示す。

As a result of directly heating (350 ° C.) the thin film formed under various film forming conditions by an oven, and after forming a copper nitride film, after forming a polyimide resin layer to be a base material layer, heating with a hot plate (350) The results obtained are shown in Table 1.

窒素ガス比率５％ないし４０％のいずれにおいても窒化銅の成膜が可能であったが、直接加熱の結果からわかるように、加熱による分解の進行程度には差がある。このことから、成膜時の窒素ガス比率による組成変化が分解温度に影響を与えていることがわかる。具体的には、窒素比率が大きいほど分解温度が低くなる傾向がある。このように、成膜時の窒素ガス比率によって、薄膜の分解温度を制御することが可能である。   Although copper nitride film formation was possible at any nitrogen gas ratio of 5% to 40%, there is a difference in the degree of progress of decomposition by heating, as can be seen from the direct heating results. From this, it can be seen that the composition change due to the nitrogen gas ratio at the time of film formation affects the decomposition temperature. Specifically, the decomposition temperature tends to be lower as the nitrogen ratio is larger. Thus, the decomposition temperature of the thin film can be controlled by the nitrogen gas ratio at the time of film formation.

一方、基材形成後の加熱結果に示されるように、成膜時の窒素ガスの比率が高いと、キャリア１０と基材層２１との間に大小の気泡が発生した。これは、加熱により犠牲層１１が分解して生じる窒素ガスによる気泡である。犠牲層１１内での温度差により熱分解の始まるタイミングが位置ごとに異なり、発生した窒素ガスがキャリア１０と基材層２１との間で密着の弱い箇所に集中したものと考えられる。特に分解温度の低い膜を高温で加熱した場合に気泡の発生が激しい。このような気泡は基材層２１に凹凸を生じさせ、甚だしい場合には基材層２１を破壊することがある。   On the other hand, as shown in the heating result after substrate formation, when the ratio of nitrogen gas at the time of film formation was high, large and small bubbles were generated between the carrier 10 and the substrate layer 21. This is a bubble of nitrogen gas generated by decomposition of the sacrificial layer 11 by heating. It is considered that the timing at which thermal decomposition starts differs depending on the position due to the temperature difference in the sacrificial layer 11, and the generated nitrogen gas is concentrated at the location of weak adhesion between the carrier 10 and the base layer 21. In particular, when the film having a low decomposition temperature is heated at a high temperature, the generation of bubbles is severe. Such air bubbles may cause asperities in the base material layer 21 and may destroy the base material layer 21 if the air bubbles are excessive.

これに対し、以下に説明するような構成を有するフラッシュランプアニール装置を用いて、赤外線を含む光をキャリア１０を介して犠牲層１１に照射するようにしたところ、成膜時の窒素ガス比率に関わらず、ほぼピール強度０［Ｎ／ｍ］でキャリア１０と基材層２１とが全面において自発的に剥離した。光照射による瞬間的な昇温が犠牲層１１の全面をほぼ同時に分解した結果と考えられる。また、分離後の基材層２１には遊離した銅の付着が見られたが、例えばエアブローによって完全に除去することが可能であり、化学的に基材層２１と強く結合したものではない。   On the other hand, when a light containing infrared light is irradiated to the sacrificial layer 11 through the carrier 10 using a flash lamp annealing apparatus having a configuration as described below, the nitrogen gas ratio at the time of film formation is Regardless, regardless of the peel strength 0 [N / m], the carrier 10 and the base layer 21 were spontaneously peeled over the entire surface. It is considered that the instantaneous temperature rise due to the light irradiation results in the entire surface of the sacrificial layer 11 being decomposed almost simultaneously. In addition, although the adhesion of free copper was observed in the base material layer 21 after separation, it is possible to completely remove the copper, for example, by air blow, and it is not chemically bonded strongly to the base material layer 21.

犠牲層１１の分解温度を制御する意義について説明する。これまで述べたように、犠牲層１１としての窒化銅薄膜については、その組成によって分解温度が変化する。組成の適宜の制御により、概ね３００℃以上で任意の温度を分解温度とすることが可能である。単にデバイスにダメージを与えず容易に分解させることができるという点では分解温度は低い方がよいことになる。   The significance of controlling the decomposition temperature of the sacrificial layer 11 will be described. As described above, the decomposition temperature of the copper nitride thin film as the sacrificial layer 11 changes depending on its composition. By appropriate control of the composition, it is possible to set any temperature as a decomposition temperature at about 300 ° C. or higher. A lower decomposition temperature is better in that it can be easily decomposed without damaging the device.

しかしながら、分解温度が低すぎる場合の問題点としては次のようなものがある。すなわち、犠牲層形成後の各機能層の形成工程において、犠牲層１１の分解温度を超えるような昇温を伴うプロセスを適用することができない。例えば、基材層２１としてのポリイミド樹脂層においては、ウェット塗布後の加熱処理（キュア）により強固な膜を形成することができるが、犠牲層の分解温度が低いとこのような加熱処理を行えない、あるいは加熱温度が制約される場合が生じ得る。一方、犠牲層の分解温度が他の各機能層の耐熱温度（例えばポリイミド樹脂では約５００℃）より高ければ、犠牲層を熱分解させる際にそれらにダメージを与えるおそれがある。   However, there are the following problems when the decomposition temperature is too low. That is, in the process of forming each functional layer after the formation of the sacrificial layer, a process involving a temperature rise that exceeds the decomposition temperature of the sacrificial layer 11 can not be applied. For example, in the polyimide resin layer as the base material layer 21, a strong film can be formed by heat treatment (cure) after wet coating, but such heat treatment can be performed when the decomposition temperature of the sacrificial layer is low. In some cases, there may be no or limited heating temperature. On the other hand, if the decomposition temperature of the sacrificial layer is higher than the heat resistance temperature of each of the other functional layers (for example, about 500 ° C. for polyimide resin), the sacrificial layer may be damaged when it is thermally decomposed.

このように、犠牲層の分解温度については、他の層にダメージを与えない程度に低く、かつ、他の層の形成プロセスに支障を生じさせない程度に高くなければならない。このため、使用される材料や形成されるデバイスの種類・構造等に応じて犠牲層の分解温度を調節できることがより好ましい。   Thus, the decomposition temperature of the sacrificial layer should be low enough not to damage the other layers and high enough not to interfere with the formation process of the other layers. Therefore, it is more preferable that the decomposition temperature of the sacrificial layer can be adjusted depending on the material to be used, the type and structure of the device to be formed, and the like.

上記実施形態では、反応性プラズマスパッタリング法により犠牲層としての窒化銅薄膜を形成しており、プラズマ空間に導入されるガス中の窒素ガスの比率により分解温度を制御することができるので、種々の材料、プロセスに適合した犠牲層を提供することが可能となる。   In the above embodiment, the copper nitride thin film as the sacrificial layer is formed by the reactive plasma sputtering method, and the decomposition temperature can be controlled by the ratio of nitrogen gas in the gas introduced into the plasma space. It is possible to provide a sacrificial layer compatible with the material and the process.

また、酸化銅や窒化チタン等は窒化銅より分解温度が遥かに高く、窒化銅に少量の酸素やチタンを添加することによって分解温度が高くなることがわかっている。一方、窒化鉄は窒化銅よりさらに分解温度が低い。これらの物質を窒化銅薄膜に添加して犠牲層とすることにより、より広範囲の分解温度の制御が可能となる。   It is also known that copper oxide or titanium nitride has a decomposition temperature much higher than copper nitride, and the addition of a small amount of oxygen or titanium to copper nitride raises the decomposition temperature. On the other hand, iron nitride has a lower decomposition temperature than copper nitride. By adding these substances to the copper nitride thin film to form a sacrificial layer, a wider range of control of the decomposition temperature becomes possible.

図６はフラッシュランプアニール装置の構成例を示す図である。本実施形態の製造プロセスに利用可能なフラッシュランプアニール装置は既に実用化されており、ここではその概略の構成を説明する。図６（ａ）は、ワークＷを上方から加熱する例を、また図６（ｂ）は、ワークＷを下方から加熱する例を示す。   FIG. 6 is a view showing a configuration example of a flash lamp annealing apparatus. The flash lamp annealing apparatus that can be used for the manufacturing process of the present embodiment has already been put to practical use, and the outline configuration thereof will be described here. FIG. 6 (a) shows an example in which the workpiece W is heated from above, and FIG. 6 (b) shows an example in which the workpiece W is heated from below.

図６（ａ）に示すフラッシュランプアニール装置２００では、平坦なステージ２０１にワークＷが載置される。この場合のワークＷは、図２（ｅ）に示すキャリア１０と表示装置２０とが犠牲層１１を介して積層された積層体である。ワークＷはキャリア１０を上向きにして支持される。   In the flash lamp annealing apparatus 200 shown in FIG. 6A, the work W is placed on the flat stage 201. The work W in this case is a laminate in which the carrier 10 shown in FIG. 2E and the display device 20 are stacked via the sacrificial layer 11. The work W is supported with the carrier 10 facing upward.

ステージ２０１の上方にはキセノンフラッシュランプ等のランプ光源２０２が多数配列されており、その上方には反射板２０３が配置されている。各ランプ光源２０２はパルス電源２０４に接続されており、パルス電源２０４から出力されるパルス電力により、各ランプ光源２０２が点灯する。パルス幅は数百μ秒程度であり、各ランプ光源２０２からは、赤外線を含む強い光Ｌがごく短期間のみ出射される。   A large number of lamp light sources 202 such as xenon flash lamps are arranged above the stage 201, and a reflecting plate 203 is arranged above the stage 201. Each lamp light source 202 is connected to a pulse power supply 204, and the pulse power output from the pulse power supply 204 lights each lamp light source 202. The pulse width is about several hundred microseconds, and each lamp light source 202 emits strong light L including infrared rays only for a very short time.

出射された光Ｌは透明なガラス板であるキャリア１０を透過して犠牲層１１に照射される。図５にも示されるように犠牲層１１である窒化銅薄膜は赤外線を吸収する性質を有しており、赤外線を吸収することで短時間のうちに昇温され、分解温度を超えると熱分解する。犠牲層１１の厚さを適宜に設定することにより、照射される赤外線のほとんどを犠牲層１１に吸収させることが可能である。例えば膜厚２００ｎｍ程度の窒化銅薄膜は、フラッシュランプから照射される赤外線の大部分を吸収する。これにより窒化銅薄膜が熱分解することで犠牲層として機能するが、その下部にある基材層２１やデバイス等にはほとんど熱の影響が及ばない。ただし、窒化銅薄膜の組成および膜厚を調整して一定量の熱エネルギーが基材層２１にも与えられるようにすることで、前述した基材層２１のキュア加熱やデバイスに対するアニールの効果を得られるようにすることも可能である。   The emitted light L passes through the carrier 10 which is a transparent glass plate and is irradiated to the sacrificial layer 11. As also shown in FIG. 5, the copper nitride thin film as the sacrificial layer 11 has the property of absorbing infrared rays, and the temperature is raised in a short time by absorbing the infrared rays, and thermal decomposition occurs when the decomposition temperature is exceeded. Do. By setting the thickness of the sacrificial layer 11 appropriately, it is possible to make the sacrificial layer 11 absorb most of the irradiated infrared radiation. For example, a copper nitride thin film having a film thickness of about 200 nm absorbs most of the infrared rays emitted from the flash lamp. Thus, the copper nitride thin film functions as a sacrificial layer by thermal decomposition, but the influence of heat hardly affects the base material layer 21 and devices and the like therebelow. However, by adjusting the composition and film thickness of the copper nitride thin film so that a certain amount of heat energy is given also to the base material layer 21, the effects of curing heating of the base material layer 21 described above and annealing on devices are obtained. It is also possible to make it obtainable.

図６（ｂ）に示すフラッシュランプアニール装置３００では、キャリア１０を下向きにしたワークＷの周縁部がホルダ３０１により保持される。ホルダ３０１の下方にはランプ光源３０２が多数配列されており、その下方に反射板３０３が配置される。各ランプ光源３０２はパルス電源３０４に接続されており、パルス電源３０４から出力されるパルス電力により、各ランプ光源３０２が点灯する。これにより、上記と同様に、キャリア１０を介して犠牲層１１に赤外線を含む光Ｌが照射される。この構成では、ワークＷは図２に示す各工程と同じ姿勢であるため、ワークＷを反転させる必要がない。   In the flash lamp annealing apparatus 300 shown in FIG. 6 (b), the peripheral portion of the work W with the carrier 10 facing downward is held by the holder 301. A large number of lamp light sources 302 are arranged below the holder 301, and a reflecting plate 303 is arranged below the holders. Each lamp light source 302 is connected to a pulse power supply 304, and each lamp light source 302 is lit by the pulse power output from the pulse power supply 304. Thereby, the light L containing infrared rays is irradiated to the sacrificial layer 11 through the carrier 10 as described above. In this configuration, since the workpiece W has the same posture as the steps shown in FIG. 2, there is no need to invert the workpiece W.

以上のように、この実施形態では、キャリアと基材層との間に犠牲層としての窒化銅薄膜を形成し、キャリアを介して犠牲層を赤外線により加熱し熱分解させる。窒化銅の分解温度は比較的低いため、加熱手段としては例えば既に実用化されているフラッシュランプアニール装置を使用することができる。このため、紫外光レーザを照射して犠牲層を分解させる従来技術に比べて、装置コストおよびデバイス製造コストを大きく低減することができる。また、犠牲層のみを集中的に加熱し、その分解温度も低いので、基材層やデバイスへのダメージを抑えることが可能である。   As described above, in this embodiment, a copper nitride thin film as a sacrificial layer is formed between the carrier and the base layer, and the sacrificial layer is thermally decomposed by infrared light through the carrier. Since the decomposition temperature of copper nitride is relatively low, for example, a flash lamp annealing apparatus which has already been put into practical use can be used as the heating means. Therefore, the apparatus cost and the device manufacturing cost can be greatly reduced as compared with the prior art in which the sacrificial layer is decomposed by irradiating the ultraviolet light laser. Moreover, since only the sacrificial layer is intensively heated and the decomposition temperature thereof is low, it is possible to suppress the damage to the substrate layer and the device.

また、窒化銅ＣｕＮ_ｘはその組成によって分解温度が変化する。例えばｘ＝（１／３）であるときの分解温度は約３００℃であり、この温度で分解する犠牲層を形成することができる。したがって、この温度に耐え得る材料であれば基材層として利用することが可能である。また、ｘの値を適宜に制御することで種々の分解温度を実現することが可能である。本願発明者の知見によれば、０＜ｘ＜３のとき分解温度は３００℃ないし４００℃程度となり、耐熱温度が数百度である材料を基材層とする場合に特に好適な犠牲層として機能する。 In addition, the decomposition temperature of copper nitride CuN _x changes depending on its composition. For example, when x = (1/3), the decomposition temperature is about 300 ° C., and a sacrificial layer can be formed at this temperature. Therefore, any material that can withstand this temperature can be used as the base layer. In addition, various decomposition temperatures can be realized by appropriately controlling the value of x. According to the knowledge of the inventor of the present invention, the decomposition temperature is about 300 ° C. to 400 ° C. when 0 <x <3, and functions as a sacrificial layer particularly suitable when using a material having a heat resistance temperature of several hundred degrees as the substrate layer. Do.

特に、ｘ≦１の範囲においては分解温度が約３５０℃となり、耐熱温度が約５００℃であるポリイミド等の樹脂材料を基材層とする場合に特に好適である。反応性プラズマスパッタリングによる成膜では、プラズマ空間に供給されるガス中の窒素ガスの比率が３０％ないし４０％とすることで、このような好ましい犠牲層を形成することが可能である。   In particular, when the resin material such as polyimide having a decomposition temperature of about 350 ° C. and a heat resistance temperature of about 500 ° C. in the range of x ≦ 1, it is particularly suitable. In the film formation by reactive plasma sputtering, such a preferable sacrificial layer can be formed by setting the ratio of nitrogen gas in the gas supplied to the plasma space to 30% to 40%.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の説明では、各機能層の形成に適用される成膜プロセスの代表的なものを例示したが、各層の成膜方法は上記に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made other than the above without departing from the scope of the invention. For example, although the representative of the film forming process applied to the formation of each functional layer is exemplified in the description of the above embodiment, the film forming method of each layer is not limited to the above.

また例えば、上記実施形態では、μ秒オーダーで点灯するフラッシュランプアニール装置を用いて犠牲層を熱分解させるが、これに代えて、例えば秒オーダーでワークを加熱する高速加熱（Rapid Thermal Anneal；ＲＴＡ）装置が用いられてもよい。また例えば、赤外レーザから出射される光をキャリアを介して犠牲層に走査露光することで犠牲層の熱分解を生じさせることも可能である。   Further, for example, in the above embodiment, the sacrificial layer is thermally decomposed using a flash lamp annealing apparatus that lights on the order of μ seconds, but instead, rapid thermal annealing (RTA) that heats the work on the order of seconds, for example ) Devices may be used. For example, it is also possible to cause thermal decomposition of the sacrificial layer by scanning exposure of the light emitted from the infrared laser to the sacrificial layer through the carrier.

また、上記説明では、窒化銅に添加する他の物質として酸素、チタン、鉄等を例示したが、これら以外の物質を添加して分解温度を調節するようにしてもよい。ただし、多くの金属窒化物は窒化銅に比べて分解温度が遥かに高いものが多く、そのような材料の添加量が多くなると分解温度が高くなりすぎるおそれがある。   Further, in the above description, oxygen, titanium, iron and the like are illustrated as other substances to be added to copper nitride, but substances other than these may be added to adjust the decomposition temperature. However, many metal nitrides often have a decomposition temperature much higher than that of copper nitride, and there is a possibility that the decomposition temperature may become too high if the amount of such a material added is large.

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係るデバイス形成方法において、光の光源としては例えばフラッシュランプを用いることができる。フラッシュランプを用いた加熱装置は既に実用化されており、対象物を短時間で急速に加熱することができるものである。このような装置を本発明に適用し、処理の低コスト化を図ることができる。   As described above, as a specific embodiment has been illustrated and described, in the device forming method according to the present invention, for example, a flash lamp can be used as a light source. A heating device using a flash lamp has already been put to practical use, and can rapidly heat an object in a short time. Such an apparatus can be applied to the present invention to reduce the cost of processing.

また例えば、犠牲層の形成には、銅を含むターゲットと、アルゴンおよび窒素を含むスパッタガスとを用いた反応性プラズマスパッタリングを適用することができる。熱非平衡反応である反応性プラズマスパッタリングを用いて成膜を行うことにより、形成される窒化銅の薄膜の組成を調整し分解温度を制御することが可能となる。この場合において、スパッタガスは酸素を含んでもよい。このようにすれば、犠牲層の膜中に酸素を導入することで分解温度を調整することができる。   For example, reactive plasma sputtering using a target containing copper and a sputtering gas containing argon and nitrogen can be applied to the formation of the sacrificial layer. By performing film formation using reactive plasma sputtering which is a thermal non-equilibrium reaction, it becomes possible to adjust the composition of the thin film of copper nitride to be formed and to control the decomposition temperature. In this case, the sputtering gas may contain oxygen. In this way, the decomposition temperature can be adjusted by introducing oxygen into the film of the sacrificial layer.

また、スパッタガスにおいては窒素含有率が体積比５％ないし４０％であることが好ましく、このような条件では窒化銅の良好な薄膜を形成することができる。特に、窒素含有率が体積比３０％ないし４０％であるとき、分解温度が３５０℃程度となり、例えばポリイミド樹脂のような数百度程度の耐熱温度を有する材料を基材層として用いる場合の犠牲層として好適なものとなる。   In the sputtering gas, the nitrogen content is preferably 5% to 40% by volume. Under such conditions, a good thin film of copper nitride can be formed. In particular, when the nitrogen content is 30% to 40% by volume, the decomposition temperature is about 350 ° C., and a sacrificial layer in the case of using a material having a heat resistance temperature of about several hundred degrees such as polyimide resin as a substrate layer It becomes suitable as

また例えば、キャリアがガラス板であってもよい。赤外線に対する高い透過性を有し、キャリアとして十分な剛性が得られ、かつ調達コストが低いという点で、ガラスはキャリアとして好適な材料である。   Also, for example, the carrier may be a glass plate. Glass is a suitable carrier material in that it has high transparency to infrared light, sufficient rigidity as a carrier, and low procurement costs.

また例えば、基材はポリイミド樹脂であってもよい。ポリイミド樹脂は耐熱温度が約５００℃であり、これより低い分解温度を有する窒化銅を犠牲層として利用するのに好適な材料である。   Also, for example, the substrate may be a polyimide resin. The polyimide resin has a heat resistant temperature of about 500 ° C., and is a suitable material for utilizing copper nitride having a lower decomposition temperature as a sacrificial layer.

また例えば、犠牲層の組成は、ＣｕＮ_ｘ（０＜ｘ＜３）で表されるものであってもよい。この範囲の組成では分解温度が３００℃ないし４００℃となる。また例えば、犠牲層は、組成式Ｃｕ_３Ｎで表される銅窒化物を主成分とするものであってもよい。この銅窒化物は分解温度が約３００℃である。このような分解温度を有する薄膜は、デバイス等に熱ダメージを与えない犠牲層として適切なものである。 Also, for example, the composition of the sacrificial layer may be represented by CuN _x (0 <x <3). The composition in this range has a decomposition temperature of 300 ° C to 400 ° C. In addition, for example, the sacrificial layer may have a copper nitride represented by a composition formula Cu ₃ N as a main component. The copper nitride has a decomposition temperature of about 300.degree. A thin film having such a decomposition temperature is suitable as a sacrificial layer that does not thermally damage devices and the like.

また例えば、本発明に係るデバイス形成方法は、キャリアから分離後の基材から、窒化銅の熱分解により生じた銅を除去する工程を備えてもよい。こうすることで、遊離銅がデバイスの汚染源となるのを未然に防止することができる。   Further, for example, the device forming method according to the present invention may include a step of removing copper generated by thermal decomposition of copper nitride from the base material separated from the carrier. This can prevent free copper from becoming a source of device contamination.

この発明は、基材上に半導体素子や表示素子等の各種のデバイスを形成する技術に適用可能であり、特に可撓性があり耐熱温度が低い樹脂材料を基材とする場合に有効なものである。   The present invention is applicable to techniques for forming various devices such as semiconductor elements and display elements on a substrate, and is particularly effective when using a resin material having flexibility and low heat resistance temperature as the substrate. It is.

１０ キャリア
１１ 犠牲層
２０ 表示装置
２１ 基材
２２ 薄膜トランジスタ（デバイス）
２３ 有機ＥＬ発光層（デバイス）
２４ 封止層
１００ プラズマスパッタリング装置
２００，３００ フラッシュランプアニール装置
２０２，３０２ ランプ光源（フラッシュランプ）
Ｗ ワーク 10 Carrier 11 Sacrifice Layer 20 Display Device 21 Substrate 22 Thin Film Transistor (Device)
23 Organic EL Emitting Layer (Device)
24 sealing layer 100 plasma sputtering apparatus 200, 300 flash lamp annealing apparatus 202, 302 lamp light source (flash lamp)
W work

Claims (11)

赤外線に対し透明なキャリアの表面に犠牲層を積層する工程と、
前記犠牲層の表面に基材としての樹脂層を積層する工程と、
前記基材の表面にデバイスを形成する工程と、
前記犠牲層を加熱し分解させて、前記キャリアと前記基材とを分離させる工程と
を備え、
前記犠牲層は窒化銅を主成分とするものであり、前記キャリアを介して赤外線を含む光を照射して前記犠牲層を加熱する、デバイス形成方法。 Laminating a sacrificial layer on the surface of the carrier transparent to infrared light;
Laminating a resin layer as a substrate on the surface of the sacrificial layer;
Forming a device on the surface of the substrate;
Heating and decomposing the sacrificial layer to separate the carrier and the substrate;
The device formation method, wherein the sacrificial layer is based on copper nitride, and the light containing infrared rays is irradiated through the carrier to heat the sacrificial layer. 前記光の光源がフラッシュランプである請求項１に記載のデバイス形成方法。   The device forming method according to claim 1, wherein the light source is a flash lamp. 銅を含むターゲットと、アルゴンおよび窒素を含むスパッタガスとを用いた反応性プラズマスパッタリングにより、前記犠牲層を形成する請求項１または２に記載のデバイス形成方法。   The device formation method according to claim 1 or 2, wherein the sacrificial layer is formed by reactive plasma sputtering using a target containing copper and a sputtering gas containing argon and nitrogen. 前記スパッタガスが酸素を含む請求項３に記載のデバイス形成方法。   The device formation method according to claim 3, wherein the sputtering gas contains oxygen. 前記スパッタガスにおける窒素含有率が体積比５％ないし４０％である請求項３または４に記載のデバイス形成方法。   5. The device forming method according to claim 3, wherein the nitrogen content in the sputtering gas is 5% to 40% by volume. 前記スパッタガスにおける窒素含有率が体積比３０％ないし４０％である請求項５に記載のデバイス形成方法。   The device formation method according to claim 5, wherein the nitrogen content in the sputtering gas is 30% to 40% by volume. 前記キャリアがガラス板である請求項１ないし６のいずれかに記載のデバイス形成方法。   The device formation method according to any one of claims 1 to 6, wherein the carrier is a glass plate. 前記基材がポリイミド樹脂である請求項１ないし７のいずれかに記載のデバイス形成方法。   The device formation method according to any one of claims 1 to 7, wherein the base material is a polyimide resin. 前記犠牲層の組成は、ＣｕＮ_ｘ（０＜ｘ＜３）で表される請求項１ないし８のいずれかに記載のデバイス形成方法。 The device formation method according to any one of claims 1 to 8, wherein the composition of the sacrificial layer is represented by CuN _x (0 <x <3). 前記犠牲層は、組成式Ｃｕ_３Ｎで表される銅窒化物を主成分とする請求項１ないし９のいずれかに記載のデバイス形成方法。 The sacrificial layer, the device forming method according to any one of claims 1 to 9 as a main component of copper nitride represented by the composition formula Cu 3 _N. 前記キャリアから分離後の前記基材から、前記窒化銅の熱分解により生じた銅を除去する工程を備える請求項１ないし１０のいずれかに記載のデバイス形成方法。   The device forming method according to any one of claims 1 to 10, further comprising the step of removing copper generated by thermal decomposition of the copper nitride from the base material separated from the carrier.

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